CN201387182Y - 热交换器及空调机 - Google Patents

Abstract

一种热交换器及空调机，可在不会大幅增加通风阻力的情况下提高传热性能。热交换器包括：空开规定间隙并排设置、供热交换空气在它们的间隙内流通的多片翅片(30)；在与翅片(30)间的热交换空气的流通方向(F)正交的方向上贯穿翅片(30)并相邻、供制冷剂在内部导通的传热管(40)；以及设置在相邻的传热管(40)相互之间的切起片(33)，切起片(33)至少设置在翅片(30)的风上游侧端缘(31a)与将各传热管(40)的中心彼此连结的中心线(C)之间的范围内，且在热交换空气的流通方向上的宽度形成为传热管(40)的外径(D)的1/2以上。

Description

热交换器及空调机

技术领域

本实用新型涉及热交换器及包括该热交换器的空调机，尤其涉及在构成热交换器的翅片上形成的切起片的形状。

背景技术

例如，作为空调机的制冷循环的构成零部件，包括热交换器。在空调机包括室内机和室外机时，这任一单元均需要热交换器。这些热交换器大多使用所谓翅片管式的热交换器，这种热交换器包括：空开规定间隙并排设置、供热交换空气在上述间隙内流通的多片翅片；以及贯穿这些翅片设置、供制冷剂(热交换介质)在内部导通的传热管。

为了提高热交换器的热交换效率，近来倾向于在上述翅片上设置切起片。由于翅片的板厚极薄，因此，例如在通过冲压加工来冲裁成形翅片时，同时进行上述切起片的切起加工。该切起片设置在沿与热交换空气的流通方向正交的方向相邻设置的传热管的相互之间。

像这样，在空调机等的热交换器中，通过在翅片上设置许多切起片来提高热交换效率。另外，还对上述切起片进行了各种改进。例如，已知有一种技术方案，将切起片设置成使其宽度越靠气流下游侧的传热管越短，并使其片数越靠下游侧传热管越多(例如参照专利文献1)。

另外，还已知有一种将风上游侧的切起片的宽度设置成比风下游侧的切起片的宽度宽的技术方案(例如参照专利文献2)。此外，还已知有一种将切起片的宽度形成为翅片套环(fin collar)外径的1/4～1/3的技术方案(例如参照专利文献3)。

专利文献1：日本专利特开昭63-003181号公报

专利文献2：日本专利特开2001-133179号公报

专利文献3：日本专利特开2003-035497号公报

在上述热交换器中，不一定能获得充分的传热性能，人们期望能进一步提高传热性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种在抑制通风阻力增加的同时可提高传热性能的热交换器及包括该热交换器的空调机。

为了解决上述技术问题并实现上述目的，本实用新型的热交换器及空调机如下构成。

(1)一种热交换器，其特征在于，包括：空开规定间隙并排设置、供热交换空气在它们的间隙内流通的多片翅片；在与各翅片间的热交换空气的流通方向正交的方向上贯穿翅片并相邻、供热交换介质在内部导通的传热管；以及设置在上述相邻的传热管相互之间的切起片，上述切起片至少设置在上述翅片的风上游侧端缘与将上述各传热管的中心彼此连结的中心线之间的范围内，且在热交换空气的流通方向上的宽度形成为上述传热管外径的1/2以上。

(2)一种空调机，包括：压缩机、室外侧热交换器、膨胀装置、室内侧热交换器，在上述室外侧热交换器及室内侧热交换器中，多个翅片空开规定间隙并排设置，使热交换空气在它们的间隙内流通。另外，还并排设置在与热交换空气的流通方向正交的方向上贯穿这些翅片并供热交换介质在内部导通的传热管。在上述翅片上，在相邻的传热管相互之间形成切起片。上述切起片的特征在于至少设置在上述翅片的风上游侧端缘与将上述各传热管的中心彼此连结的中心线之间的范围内，且在热交换空气的流通方向上的宽度形成为上述传热管外径的1/2以上。

若采用本实用新型，则可在抑制通风阻力增加的同时进一步提高传热性能。

附图说明

图1是表示本实用新型一实施例的热交换器及装有该热交换器的空调机的结构的说明图。

图2A是表示构成上述热交换器的翅片的一部分的俯视图。

图2B是表示上述翅片及传热管的侧视图。

图2C是上述热交换器的局部立体图。

图3是表示切起片的数目与热传导率及通风阻力之间的关系的曲线图。

图4A是表示作为比较例的翅片的一部分的立体图。

图4B是表示上述翅片的热传导效率较高的部分的等值面上的压力损失大小的说明图。

图5A是表示作为比较例的翅片的一部分的立体图。

图5B是表示上述翅片的热传导效率较高的部分的等值面上的压力损失大小的说明图。

图6A是表示作为比较例的翅片的一部分的立体图。

图6B是表示上述翅片的热传导效率较高的部分的等值面上的压力损失大小的说明图。

图7A是表示构成本实施例的热交换器的翅片的一部分的立体图。

图7B是表示上述翅片的热传导效率较高的部分的等值面上的压力损失大小的说明图。

图8是表示本实用新型的变形例的俯视图。

(符号说明)

10空调机

20热交换器

30翅片

31底板

32传热管插入孔

33～36切起片

40传热管

具体实施方式

图1表示本实用新型一实施例的热交换器20及装有该热交换器20的空调机10的结构的说明图，图2A是表示构成热交换器20的翅片30的一部分的主视图，图2B是侧视图，图2C是热交换器20的局部立体图。另外，图2B中，为了方便说明，翅片30仅表示了一片。

空调机10利用制冷剂配管11将压缩机12、四通阀13、室外侧热交换器14、膨胀阀15、第一室内侧热交换器16、除湿节流装置17、第二室内侧热交换器18、四通阀13、压缩机12依次连接。另外，图1中，符号14a表示送风风扇，符号16a表示横流风扇。

如图2A、图2B及图2C所示，代表室外侧热交换器14、第一室内侧热交换器16及第二室内侧热交换器18示出的本实用新型的热交换器20是翅片管式的热交换器，在空开狭小间隙并排设置的许多片翅片30上贯穿设置有传热管40。上述翅片30呈上下方向即纵向长的长方形，被内部供制冷剂(热交换介质)流通的传热管40在上下方向上以规定的间距贯穿。在翅片30上，上述传热管40在热交换空气的流通方向F上设置有两排。另外，既可以是翅片30对应各排传热管40进行分割的结构，也可以是设置有一排或者三排以上的传热管的结构。

翅片30包括：板状的底板(base)31、以规定的间距设置在该底板31上的传热管插入孔32、以及在这些传热管插入孔32之间从底板31切起形成的切起片33、34、33’及34’。传热管40在与热交换空气的沿翅片30的流通方向F正交的方向上贯穿翅片30进行配置。传热管插入孔32的内径尺寸一开始形成为稍大于传热管40的外径尺寸，通过将传热管40贯穿传热管插入孔32并对传热管40进行扩管加工，使传热管40以牢固的状态与翅片30嵌合。

切起片33、34及33’、34’沿着热交换空气的流通方向以规定的间隙并排设置。另外，各切起片33、34、33’及34’的长度方向均为与热交换空气的流通方向正交的方向，且各切起片33、34、33’及34’相对于底板31仅朝同一方向突出形成。

在设于风上游侧的第一排传热管40之间的切起片中，风上游侧的切起片33至少设置在翅片30的风上游侧端缘31a与将第一排各传热管40的中心彼此连结的中心线C之间的范围(风上游侧)内，且在热交换空气的流通方向F上的宽度L形成为传热管40外径D的1/2以上。另外，切起片33较为理想的是风下游侧的端部33a设置成与将各传热管40的中心彼此连结的中心线C对齐，且风上游侧的端部33b设置在各传热管40的风上游侧，并且，竖起部33c形成为与传热管40相对的曲面。在设于风上游侧的第一排传热管40之间的切起片中，风下游侧的切起片34也同样地形成有竖起部34c。由此，切起片33、34与传热管40之间的距离保持一定值。由于切起片33设置在传热管40的中心的风上游侧，因此，若用直线来形成竖起部33c，则切起片面积会变小。通过将竖起部33c形成为曲面，以与传热管40保持同一距离，可扩大切起片的面积，并可使气流沿传热管40流动，可进一步提高传热性能。

另外，在设于风下游侧的第二排传热管40之间的切起片中，风上游侧的切起片33’设置在翅片30的第一排与第二排传热管40之间的中心Y和将第二排各传热管40的中心彼此连结的中心线之间的范围(风上游侧)内，且在热交换空气的流通方向F上的宽度L形成为传热管40外径D的1/2以上。此外，切起片33’较为理想的是风下游侧的端部33a设置成与将各传热管40的中心彼此连结的中心线对齐。

此处，对将翅片30形成为这种形状的理由进行说明。一般而言，切起片是通过搅拌热交换空气的气流来提高传热性能的，因此，数目越大，传热性能就越好。但是，与数目成比例，通风阻力也增加，因此，数目越大，并不一定传热量就越大。

图3表示了切起片的数目与热传导率及通风阻力之间的关系。随着切起片数目的增加，热传导率及通风阻力增大，但热传导率的增加量比通风阻力的增加量小。由此可知，即使过度增加切起片的数目，也会因通风阻力的增大而导致性能无法提高。

图4A、4B、图5A、5B、图6A、6B表示了各种翅片的通过分析计算出的热传导效率较高的部分的等值面(iso-plane)上的压力损失的大小。图中颜色的深浅表示了压力损失的大小。因此，颜色浅的部分是压力损失较小的部分。

在图4A、4B中的没有切起片的翅片(下面称作平翅片)50的情况下，热传导效率从底板51的前端部51a到传热管插入孔52间的中心线附近(双点划线框Q内)较高。这推测是由传热管的缩流作用而引起的。前端部51a对热交换空气流进行搅拌，热传导效率高，但通风阻力也大。另外，可以知道，在传热管插入孔52的中心部附近，热传导效率较高的部分远离传热管插入孔52，热交换空气流从传热管插入孔52也就是从传热管40脱流(双点划线S内的阴影深的部分远离传热管插入孔52)。

图5A、5B的翅片60在底板61上设置有两片切起片63。这种情况下，可以知道，传热管周围的热交换空气流的脱流得到改善，但平翅片50时因缩流而形成的热传导效率较高的部分因切起片63的前端部对热交换空气流的搅拌而消失。这在图6A、6B所示的翅片70时也一样。在图6A、6B中，符号71表示底板，符号73表示三片切起片。

根据这样的结果，为了维持平翅片50时因缩流而形成的效率高的部分(压力损失小且热传导效率高的部分)，需要尽量减少翅片前端部对空气流的搅拌。同时，为了改善平翅片50时传热管周围的热交换空气流的脱流，需要在传热管中心的风上游侧设置切起片。

因此，通过与缩流形成的传热效率高的部分的结束部分即传热管40间的中心(将在与热交换空气的流通方向F正交的方向上相邻设置的各传热管40的中心彼此连结的中心线C)大致对齐地设置切起片33的风下游侧的端部33a，在缩流开始前的部分(传热管40的风上游侧)上设置风上游侧的端部33b，并将切起片33的宽度形成为D/2以上，可促进更高效的传热。但是，将切起片33的宽度形成为D/2以上并将切起片33设置在从翅片30的风上游侧端缘31a到将各传热管40的中心彼此连结的中心线C之间的范围内，也可以得到相同的效果。

另外，由于在传热管40间的中心线C的风下游侧热传导效率较低，因此，较为理想的是以规定间隔设置狭缝。但是，为了使通风阻力减小，较为理想的是仅设置一片切起片34。图7B表示了图7A所示的本实用新型的实施方式的分析结果。从图7B可知，与图5A、5B及图6A、6B所示的实施方式相比，在本实用新型的实施方式中，热传导效率较高的部分大幅扩大。

这样构成的空调机10如下动作。即，在制冷/除湿运行时，使压缩机12工作，制冷剂沿图1中实线箭头K方向流通。从压缩机12出来后的高温高压的制冷剂蒸气经由四通阀13流入室外侧热交换器14，被外部气体夺走热量而冷凝、液化。从室外侧热交换器14出来后的高压液体制冷剂流入膨胀阀15而被减压，成为低压的气液两相制冷剂并流入第一室内侧热交换器16。接着，制冷剂通过除湿节流装置17流入第二室内侧热交换器18，利用横流风扇16a朝室内吹出冷气。在第一室内侧热交换器16及第二室内侧热交换器18的传热管40内流动期间，制冷剂被室内空气加热，低压的液体制冷剂大部分成为蒸气，经由四通阀13而再次被压缩机12吸入。

另一方面，在供暖运行时，制冷剂沿图1中虚线箭头方向流通。从压缩机12出来后的高温高压的制冷剂蒸气经由四通阀13流入第二室内侧热交换器18。接着，制冷剂通过除湿节流装置17流入第一室内侧热交换器16。流入了第二室内侧热交换器18及第一室内侧热交换器16的传热管40的制冷剂被室内空气冷却而冷凝、液化。从第一室内侧热交换器16出来后的高压液体制冷剂流入膨胀阀15而被减压，成为低压的气液两相制冷剂，朝作为蒸发器动作的室外侧热交换器14流入。该低压的气液两相制冷剂在室外侧热交换器14中从外部气体夺取热量而蒸发，成为低压蒸气制冷剂并流出室外侧热交换器14。该低压的蒸气制冷剂经由四通阀13而再次被压缩机12吸入。

在这样的动作中，在室外侧热交换器14、第一室内侧热交换器16及第二室内侧热交换器18内如下地进行热交换。另外，下面以热交换器20为代表来说明这些热交换器14、16、18。

在制冷剂从制冷剂配管11流通到传热管40内的同时，热交换空气流过热交换器20，由此在热交换空气与翅片30之间进行热交换。如上所述，热交换空气在切起片33处进行高效的传热。另外，由于在切起片33的风下游侧仅设置有一片切起片34，因此可在通风阻力不会极度增大的情况下进一步利用切起片34进行传热。可在不会大幅增大通风阻力的情况下提高传热性能。

如上所述，在本实施例的热交换器20及装有该热交换器20的空调机10中，可在不会大幅增大通风阻力的情况下提高传热性能。另外，本实用新型既可分别应用于室内侧热交换器16、18及室外侧热交换器14，也可应用于其中的任意的两个或一个热交换器。

图8是表示构成上述实施例的热交换器20的翅片30的变形例的翅片30A的俯视图。在图8中，对功能与图2相同的部分标记相同的符号并省略其详细说明。

在翅片30A上，设置有切起片35、36以代替切起片33、34。在切起片35、36上，将竖起部35c、36c形成为直线状。在这样形成时，传热性能稍微下降，但可简化加工。

另外，本实用新型并不局限于上述实施例，当然可以在不脱离本实用新型的主旨的情况下进行各种变形实施。

Claims (3)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：

多片翅片，该多片翅片空开规定间隙并排设置，供热交换空气在所述多片翅片的间隙内流通；

传热管，该传热管在与各翅片间的热交换空气的流通方向正交的方向上贯穿翅片并相邻，供热交换介质在内部导通；以及

切起片，该切起片设置在所述相邻的传热管相互之间，

所述切起片至少设置在所述翅片的风上游侧端缘与将所述各传热管的中心彼此连结的中心线之间的范围内，且在热交换空气的流通方向上的宽度形成为所述传热管的外径的1/2以上。

2.如权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述切起片的风下游侧缘部设置成与将所述各传热管的中心彼此连结的中心线对齐，竖起部形成为与所述传热管相对的曲面。

3.一种空调机，包括压缩机、室外侧热交换器、膨胀装置、室内侧热交换器，其特征在于，

所述室外侧热交换器及室内侧热交换器中的至少一个热交换器包括：

多片翅片，该多片翅片空开规定间隙并排设置，供热交换空气在所述多片翅片的间隙内流通；

传热管，该传热管在与各翅片间的热交换空气的流通方向正交的方向上贯穿翅片并相邻，供热交换介质在内部导通；以及

切起片，该切起片设置在所述相邻的传热管相互之间，

所述切起片至少设置在所述翅片的风上游侧端缘与将所述各传热管的中心彼此连结的中心线之间的范围内，且在热交换空气的流通方向上的宽度形成为所述传热管的外径的1/2以上。

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